DE102005050774A1

DE102005050774A1 - Scheibenwischanlage mit einer im Ruhezustand eines Wischerantriebs wirksamen Selbsthemmung

Info

Publication number: DE102005050774A1
Application number: DE102005050774A
Authority: DE
Inventors: Florian Tisch; Hubertus Karcher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-04-26
Also published as: KR101082313B1; JP4691165B2; DE502006004934D1; EP1943129A1; WO2007048668A1; KR20080064128A; US20080196190A1; BRPI0617716A2; CN101296823B; CN101296823A; US7895702B2; EP1943129B1; JP2009512593A

Abstract

Um im Ruhestand des Antriebs (1) eine wirksame, einer Positionsänderung des Wischers (5) entgegenwirkende Selbsthemmung sicherzustellen, wird eine elektronisch implementierte Selbsthemmung vorgeschlagen. Dabei überwacht die Steuerung (S) der Wischanlage den Wischer (5) während des Ruhezustands des Antriebs (1) durch Auswertung der Positionssensorsignale auf eine Positionsänderung hin und steuert beim Ansprechen der Positions-Überwachung den Antrieb (1) an, um den Wischer (5) in eine Sollposition (U, P) zurückzudrehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenwischanlage für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Wischer, einem Antrieb, einer im Ruhezustand des Antriebs wirksamen, einer Positionsänderung des Wischers entgegenwirkenden Selbsthemmung, und mit einer den Antrieb ansteuernden elektronischen Steuerung, die den Eingang von Positionssensorsignalen des Wischers erfasst.

Eine derartige Wischanlage mit Mitteln zur Hemmung des Wischerantriebs im Ruhezustand ist bereits aus der DE 103 12 982 A1 bekannt.

Es sind seit langem Scheibenwischer-Antriebsvorrichtungen bekannt, bei denen eine Drehbewegung eines in eine vorgegebene Richtung rotierenden Motors durch einen Exzenter-Mechanismus, insbesondere ein Kurbelgetriebe, in eine Hin- und Herbewegung des Scheibenwischers umgesetzt wird. Die Abtriebswellen derartiger Antriebe sind also indirekt, über eine Kurbel und ein Schubgestänge, mit den Wischerwellen verbunden, an denen Wischarme mit Wischblättern befestigt sind. Aufgrund der ungleichförmigen Übersetzung des Kurbelgetriebes, die in Deck- bzw. Strecklage minimal ist, ergibt sich in diesen Lagen umgekehrt eine maximale, also ein erhebliches Drehmoment erfordernde Übersetzung bezüglich einer Drehbewegung, die vom Wischarm ausgeht und sich auf die Abtriebswelle überträgt. Da die Wischarme bei derartigen Standardwischantrieben in der Park- bzw. Ruhelage in Strecklage des Wischergestänges ange ordnet sind, ergibt sich aufgrund dieser sehr hohen Übersetzung im Rahmen der üblichen, indirekten Bewegungsübertragung ohne weitere Maßnahmen eine mechanische, über das Wischergestänge realisierte Selbsthemmung bezüglich einer umgekehrten Bewegungsübertragung vom Wischarm zum Motor.

Im Ruhezustand des Antriebs wirkt die Selbsthemmung im Falle eines durch äußere Einwirkung auf einen in der Ruheposition befindlichen Wischer wirkenden Drehmoments einer Positionsänderung des Wischers entgegen. Dies ist erwünscht, da die Ankerwelle des Wischermotors im Ruhezustand nicht bestromt ist und damit ohne ausreichende Selbsthemmung frei drehbar wäre, wobei die Gefahr besteht, dass der Wischer z.B. durch den Fahrtwind in das Wischfeld bewegt wird.

Bei neueren Wischanlagen werden zunehmend auch Antriebe mit reversierenden Elektromotoren eingesetzt, bei denen der Motor in unterschiedlichen Drehrichtungen entsprechend der Hin- und Herbewegung des Wischers gesteuert wird. Dabei ist es erforderlich, eine elektronische Steuerung vorzusehen, die bei eingeschaltetem Wischer den Eingang von Positionssensorsignalen erfasst, um zum richtigen Zeitpunkt die Drehrichtung des Motors umschalten zu können. Derartige Reversiermotoren ermöglichen einen flexibleren mechanischen Aufbau der Wischanlage und eine erweiterte Funktionalität, beispielsweise eine erweiterte Parklage. Dabei wird der Wischer nicht in der unteren Umkehrlage, sondern tiefer, also außerhalb des Sichtbereichs abgelegt. Problematisch ist hierbei die mit der neuen Ruhelage verbundene leichte Abweichung des Wischergestänges von der Strecklage, die zu einer zu geringen Selbsthemmung des Antriebs führen kann.

Besonders problematisch hinsichtlich einer Selbsthemmung ist eine vielfach gewünschte Variante des Reversierantriebs, der so genannte Wischerdirektantrieb. Dabei ist die Abtriebswelle des Schneckenrades des Antriebs, direkt oder über ein gleichförmig übersetzendes Getriebe, mit einem Wischerarm verbun den. Da durch den Wegfall des Kurbelgetriebes auch die durch das Kurbelgetriebe verursachte Selbsthemmung wegfällt, wird in der gattungsgemäßen DE 103 12 982 A1 vorgeschlagen, im Antrieb ein zusätzliches Energiespeichermittel, insbesondere eine Spiralfeder, vorzusehen, um auf diese Weise eine Selbsthemmung zu erzeugen.

Nichtkonventionelle mechanische Selbsthemm-Maßnahmen wie Spiralfedern oder Blockierelemente sind jedoch relativ aufwändig und auf die jeweilige Wischanlagenausführung abzustimmen. Ein völliger Wegfall von Selbsthemm-Maßnahmen ist jedoch auch nicht möglich, da ansonsten, wie oben bereits erwähnt, der oder die Wischarme durch Missbrauch oder andere äußere Einwirkungen (z.B. Waschstraße) aus der Parkposition in das Wischfeld geraten können.

Vorteile der Erfindung

Erfindungsgemäß ist eine elektronisch implementierte Selbsthemmung vorgesehen, so dass es möglich ist, auf mechanische Selbsthemm-Maßnahmen bei Wischerantrieben zu verzichten. Der Erfindung liegt weiter der Gedanke zugrunde, dass der Anforderung an eine Selbsthemmung, nämlich einem das Fahrersichtfeld beeinträchtigenden Verdrehen des Wischers in das Sichtfeld hinein entgegenzuwirken, bereits dann entsprochen werden kann, wenn der Wischer so zeitnah nach dem Verdrehen wieder zurückgedreht wird, dass eine Störung der Sichtverhältnisse praktisch nicht eintritt. Erfindungsgemäß überwacht die Steuerung den Wischer während des Ruhezustands des Antriebs durch Auswertung der Positionssensorsignale auf eine Positionsänderung hin. Beim Ansprechen der Positions-Überwachung steuert die Steuerung den Antrieb an, um den Wischer in eine Sollposition zurückzudrehen. Die erfindungsgemäße Selbsthemmung kann bei allen Wischanlagen mit elektronischer Wischermotor-Ansteuerung zum Einsatz kommen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Als besonders vorteilhaft wird eine Weiterbildung angesehen, die es ermöglicht, dass die elektronische Selbsthemmung, die naturgemäß auf eine Stromversorgung angewiesen ist, dabei jedoch die Fahrzeugbatterie möglichst schonen soll, auch bei abgeschalteter Zündung, etwa in einer Waschstraße, wirkt. Dazu ist die Steuerung als intern weckfähige Elektronik ausgebildet, die bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeugs an die Fahrzeugbatterie angeschlossen und in einem Stand-by-Zustand ohne wirksame elektronische Selbsthemmung ist, wobei sich die Steuerung im Stand-by-Zustand zyklisch selbst weckt, jeweils für eine Wachphase einen Betriebszustand mit wirksamer elektronischer Selbsthemmung annimmt und sich wieder in den Stand-by-Zustand versetzt. Auf diese Weise wird einer zuvor eingetretenen oder während der andauernden Wachphase eintretenden Positionsänderung des Wischers entgegengewirkt.

Dabei ist es zur Schonung der Fahrzeugbatterie bei gleichzeitig in der Praxis ausreichender Dichte der Überwachung vorteilhaft, dass sich die Steuerung zyklisch in Zeitabständen in der Größenordnung von einer Sekunde selbst weckt. Wenn kein Ansprechen der Positions-Überwachung erfolgt, kann die Wachphase nur etwa 10 ms dauern. Dabei ist es weiterhin von Vorteil, wenn das Ansprechen der Positions-Überwachung nur bei Überschreiten eines vorgebbaren Schwellwertes der Positionsänderung zu einer Rückregelung des Wischers in die Sollposition führt. Vorteilhafterweise beträgt dieser Schwellwert der Positionsänderung etwa 3% des maximalen Wischwinkels.

Da die elektronische Selbsthemmung kein Kurbelgetriebe voraussetzt, kann sie auch bei Wischerdirektantrieben eine ausreichende Selbsthemmung gewährleisten, d. h. in Fällen, in denen der Antrieb mindestens einen Reversiermotor mit einer Abtriebswelle aufweist, wobei die Abtriebswelle direkt oder über ein gleichförmig übersetzendes Getriebe mit einem Wischerarm des Wischers verbunden ist.

Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Wischanlage mit einem in der Steuerung implementierten Selbsthemm-Algorithmus und
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Selbsthemm-Algorithmus der Wischanlage bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeugs.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung auf einer Scheibe 2 eines Kraftfahrzeugs. Die Scheibe 2 ist hier der Übersichtlichkeit halber nur zur Hälfte dargestellt. Die Wischanlage umfasst einen Antrieb 1 mit einem Reversiermotor 3, der eine Abtriebswelle 4 antreibt, mit der drehfest ein Wischer 5 verbunden ist. Der Wischer 5 umfasst im Wesentlichen einen Wischerarm 6, an dessen freien Ende ein Wischblatt 7 angelenkt ist. Im Betrieb vollführt die Abtriebswelle 4 eine pendelnde Bewegung, so dass der Wischer 5 sich pendelnd über die Scheibe 2 bewegt. Der vom Wischblatt 7 überstrichene Bereich auf der Scheibe 2 bildet hierbei das Wischfeld 8.
Der Wischer 5 pendelt bei einer Bestromung des Reversiermotors 3 zwischen der unteren Umkehrlage U und einer oberen Umkehrlage O. Angedeutet in 1 ist auch eine erweiterte Parklage P, in der sich der Wischer im Ruhezustand befindet.
Fährt das Fahrzeug, so wirkt der Fahrtwind auf den Wischer 5 und drückt ihn – aufgrund der Neigung der Scheibe 2 – nach oben. Diese Luftströmung ist durch einen Strömungspfeil angedeutet. Dadurch wirkt auf die Abtriebswelle 4 ein Drehmoment. Ist der Reversiermotor 3 nicht bestromt, so wandert der Wischer 5 nach oben in das Wischfeld 8, da ohne mechanische Selbsthemmung dem durch den Fahrtwind oder eine andere äußere Ursache erzeugten Drehmoment kein eine Drehung von Anfang an verhinderndes Drehmoment entgegenwirkt. Dieser Effekt ist unerwünscht, da der Wischer 5 dadurch in das Sichtfeld des Fahrers gerät.
Die elektronische Steuerung S der Wischanlage kann z.B. auf der Innenseite des Gehäusedeckels 9 des Antriebs 1 angeordnet sein. Ein Positionssensor 10 kann beispielsweise auf dem Schneckenrad 11 angeordnet sein, um die Position des Schneckenrads 11 und damit des Wischers 5 zu erfassen.
Die zur Durchführung des Selbsthemm-Algorithmus erforderlichen Voraussetzungen stimmen im Wesentlichen mit den für die elektronische Ansteuerung des Reversiermotors 3 erforderlichen Voraussetzungen überein. Vorteilhaft einsetzbar ist eine mikrocontrollergesteuerte Elektronik zur Erfassung von Signaleingängen, z.B. LIN-Bus (Local Interconnect Network), zur Erfassung der Positions- oder Lagesensorsignale und zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe (z.B. H-Brückenschaltung).
Als weitere Voraussetzung für eine wirksame elektronische Selbsthemmung muss der Wischermotor bzw. die Elektronik ständig mit Spannung versorgt werden. Dazu wird eine intern weckfähige Elektronik (Controller in Stand-by-Modus) zur Reduzierung der Stromaufnahme im Ruhezustand des Systems, also bei abgeschalteter Zündung, eingesetzt. Dabei wird in an sich bekannter Weise ein Teil der Steuerungselektronik S, die Aufweck-Schaltung, auch im Stand-by-Modus mit Spannung aus der Fahrzeugbatterie versorgt, während die mehr Energie verbrauchenden Teile, wie die Überwachung des Positionssensorsignals und die Ansteuerschaltung, in einen Schlafzustand versetzt sind.
Das in 2 dargestellte Flussdiagramm geht von einer ausgeschalteten Zündung des Kraftfahrzeugs aus, aufgrund dessen sich die elektronische Steuerung S in einen energiesparenden Schlafmodus versetzt hat, in dem wesentliche Teile der Steuerung S, insbesondere des Mikrocontrollers, abgeschaltet beziehungsweise in einen reduzierten Betriebszustand versetzt sind. Gemäß dem folgenden Programmschritt 12 versetzt sich die Steuerung S durch ein mittels der Aufweck-Schaltung erfolgendes zyklisches internes Aufwecken für die Dauer einer Wachphase in den vollen Betriebszustand. Die Zeitabstände zwischen den Wachphasen können beispielsweise etwa eine Sekunde betragen.
Gemäß dem folgenden Programmschritt 13 überprüft die Steuerung S in dieser beispielsweise 10 ms dauernden Wachphase, ob eine Positionsänderung, also eine Änderung des Wischwinkels des Wischers 5 gegenüber der Sollposition gegeben ist. Diese Änderung kann bereits vor Beginn der Wachphase eingetreten sein oder während der Wachphase eintreten. Abhängig vom Ergebnis der Positions-Überprüfung 13 erfolgt eine Verzweigung im Programmablauf des elektronischen Selbsthemm-Algorithmus.
Falls eine Positionsänderung festgestellt wird, wird durch eine im Mikrocontroller implementierte Lageregelung auf die Sollposition zurück positioniert. Dieser Schritt 14 ist die elektronische Selbsthemmung im engeren Sinn. Die Ausführung dieses Schrittes 14 kann ohne Weiteres durch die Einführung eines Schwellwerts, also durch Vorgabe einer Mindest-Positionsänderung, modifiziert werden. Dieser Schwellwert der Positionsänderung kann etwa 3% des maximalen Wischwinkels betragen. Nach erfolgtem Zurückdrehen des Wischers 5 in die Sollposition bereitet die Steuerung S im nächsten Programmschritt 15 die Rückkehr in den Schlafmodus vor. Im darauf folgenden Programmschritt 16 nimmt die Steuerung S den Schlafmodus an, wobei der Programmablauf gemäß dem beschrieben Algorithmus zyklisch so lange wiederholt wird, bis der Programmablauf durch Einschalten der Zündung endet. Bei eingeschalteter Zündung findet dann, da genügend Energie zur Verfügung steht, abweichend vom Algorithmus gemäß 2, eine kontinuierliche Überwachung bzw. Selbsthemmung des Wischer 5 statt.
Falls im Programmschritt 13 keine Positionsänderung festgestellt wird, erfolgt keine Rückregelung gemäß Schritt 14, sondern, am Ende der normalen Wachphase, der Übergang in den Schlafmodus gemäß den Programmschritten 15 und 16.

Claims

Scheibenwischanlage für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Wischer (5), einem Antrieb (1), einer im Ruhezustand des Antriebs (1) wirksamen, einer Positionsänderung des Wischers (5) entgegenwirkenden Selbsthemmung, und mit einer den Antrieb (1) ansteuernden elektronischen Steuerung (S), die den Eingang von Positionssensorsignalen des Wischers (5) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronisch implementierte Selbsthemmung vorgesehen ist, wobei die Steuerung (S) den Wischer (5) während des Ruhezustands des Antriebs (1) durch Auswertung der Positionssensorsignale auf eine Positionsänderung hin überwacht und beim Ansprechen der Positions-Überwachung den Antrieb (1) ansteuert, um den Wischer (5) in eine Sollposition (U, P) zurückzudrehen.
Scheibenwischanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (S) als intern weckfähige Elektronik ausgebildet ist, die bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeugs an die Fahrzeugbatterie angeschlossen und in einem Stand-by-Zustand ohne wirksame elektronische Selbsthemmung ist, wobei sich die Steuerung (S) im Stand-by-Zustand zyklisch selbst weckt, jeweils für eine Wachphase einen Betriebszustand mit wirksamer elektronischer Selbsthemmung annimmt und sich wieder in den Stand-by-Zustand versetzt.
Scheibenwischanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Steuerung (S) zyklisch in Zeitabständen in der Größenordnung von einer Sekunde selbst weckt.
Scheibenwischanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachphase, wenn kein Ansprechen der Positions-Überwachung erfolgt, etwa 10 ms dauert.
Scheibenwischanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansprechen der Positions-Überwachung nur bei Überschreiten eines vorgebbaren Schwellwertes der Positionsänderung zu einer Rückregelung des Wischers (5) in die Sollposition führt.
Scheibenwischanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert der Positionsänderung etwa 3% des maximalen Wischwinkels beträgt.
Scheibenwischanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (1) mindestens einen Reversiermotor (3) mit einer Abtriebswelle (4) aufweist, und dass die Abtriebswelle (4) direkt oder über ein gleichförmig übersetzendes Getriebe mit einem Wischerarm (6) des Wischers (5) verbunden ist.